Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Когда люди только начали жить сообществами, они осознали, что им необходимы системы водоснабжения и утилизации отходов. Открытия археологов в Мохенджо-Даро подтверждают этот факт, так же как остатки минойской цивилизации на Крите. Сохранившиеся римские записи свидетельствуют о многочисленных попытках создания обеих систем в городах империи. Однако осознание необходимости – совсем не то же самое, что эффективность в действии. Утверждение, что санитарные средства тех времен были лучше, чем туалеты вне дома, выгребные ямы и примитивные колодцы, существующие в наши дни, – вовсе не похвала минойской или римской санитарии.

Вывод о том, что чистая питьевая вода для человека лучше, чем загрязненная, появился еще в трудах греческого врача Гиппократа, жившего в V–IV веках до н. э. Но обеспечение человека чистой водой стало чрезвычайно сложной проблемой, когда население выросло и сосредоточилось на относительно небольших территориях. Болезни, возникновение которых специалисты по общественному здравоохранению относят к дефектам санитарных систем, опустошали города в Средние века и даже позже. К сожалению, подобное случается и в наше время в слаборазвитых регионах. Правда, городские власти в наши дни лучше осознают свою задачу, чем их далекие предшественники в Лондоне, Париже, Риме, Кноссе и Мохенджо-Даро. Рост уровня знаний имел место благодаря деятельности инженеров и ученых в течение последних столетий.

Прежде чем Луи Пастер (1822–1895) и Роберт Кох (1843–1910) совершили свои революционные открытия в области бактериологии, гуманисты и городские власти, занимавшиеся общественным здравоохранением, пришли к выводу, что питьевую воду, конечно, необходимо избавить от неприятного вкуса и запаха, осадков, мусора и видимых невооруженным глазом насекомых, но с ней необходимо сделать что-то еще. Француз Алексис-Жан-Батист Паран-Дюшателе (1790–1836) в 1836 году признавался, что не знает, какое количество посторонних примесей должно содержаться в воде, чтобы она стала опасной. Он был уверен, что ежедневное использование грязной воды не оказывает влияния на животных. Возможно, то же самое относится к людям на шерстяной фабрике, которую он посетил. Но все же он считал, что существуют инфекции, которые необходимо определять с помощью анализа. И он был прав. Гнилостные примеси в воде, хотя и являются отталкивающими, не смертельны, если в воде нет болезнетворных организмов. В попытке устранить гнилостные примеси из питьевой воды инженеры и чиновники эмпирическим путем пришли к выводу о существовании инфекций.

Доктор Джон Сноу (1813–1858), пионер в области анестезии, почувствовал правду и в 1849 году опубликовал очерк о распространении холеры через грязную воду. Его опыт во время известной вспышки холеры на Брод-стрит в Лондоне привел его к мысли, что источником заражения стала водозаборная колонка, и он убедил местные власти убрать с нее рукоять насоса. Это было сделано, и, когда использование загрязненной воды прекратилось, эпидемия пошла на спад. Доктор Сноу предвосхитил бактериологическую природу инфекционного заболевания, но чиновники от здравоохранения с ним не согласились. Продолжало бытовать мнение, что виной всему не микроорганизмы, а гнилостные примеси в воде. Встревоженное регулярными вспышками холеры британское правительство в 1852 году приняло закон о городском водном хозяйстве, в котором впервые появились минимальные стандарты качества воды. Воду, подаваемую в дома Лондона, стали фильтровать через песчаные подушки, делая ее более приятной на вид, вкус и запах. Постепенно практика стала распространяться на всю Британию – создавалось впечатление, что эта практика остановила эпидемии. К 1900 году воду для главных британских городов фильтровали.

Работы британцев по очистке воды привлекли внимание двух американцев, которые решили изучить европейский опыт для использования дома. Это Элис Сильвестр Чесбро (1813–1886), городской инженер, работавший сначала в Бостоне, потом в Чикаго, и шотландец по рождению Джеймс Пью Кирквуд (1807–1877), приехавший в Америку в 1832 году, чтобы строить железные дороги. Исследования Чесбро в конце концов позволили правильно соотнести систему водоснабжения и канализацию в Чикаго. Однако город продолжал сливать жидкие отходы в реку Чикаго и озеро Мичиган в надежде, что после погружения и растворения отходов озерная вода устранит все вредоносные примеси. В 1867 году Чесбро соорудил 5-футовый тоннель из чугуна и кирпича длиной две мили под дном озера через слой голубой глины. На конце тоннеля был устроен ряж, через который забиралась вода. Насосная станция на берегу поднимала воду в 154-футовую башню, откуда она текла под действием силы тяжести по городским трубам.

В это время население Чикаго резко увеличилось от 30 000 жителей в 1850 году до 300 000 жителей в 1870 году. И загрязнение озера пошло ускоренными темпами. Даже в 4 милях от берега вода была небезопасной. Стало очевидно, что слив нечистот в озеро следует остановить. Сначала инженеры попробовали перекачать часть сточных вод за город в канал Иллинойс – Мичиган и реку Иллинойс. Затем драгирование, начатое в 1892 году и завершенное в 1900 году, повернуло реку Чикаго в реку Дес-Плейнс и отдало чикагские отходы населению «глубинки». Это мероприятие не доставило удовольствия соседям с юга, зато оказалось весьма эффективным для охраны питьевой воды города. Конечно, санитарные эксперты не были уверены, что разбавление и оксидирование, которое шло в пути, устранило вред чикагских стоков до того, как они достигли следующего города. Штат Миссури подал иск против штата Иллинойс, потребовав судебный запрет на сброс чикагских сточных вод в источник водозабора Сент-Луиса. Суд отказал в запрете, когда были предъявлены свидетельства, что загрязненные воды по пути оказались настолько разбавленными, что вода уже не представляла опасности для здоровья. Тем не менее состояние дренажного канала и верховьев реки Дес-Плейнс оказалось таким, что жители Чикаго были вынуждены установить современные очистные установки.

Немного раньше, в 1865 году, в поисках средств для обеспечения города Сент-Луис чистой водой из реки Миссисипи, инженер Кирквуд был отправлен в Европу. Результатом поездки стало его сообщение 1869 года о фильтрах, которые он изучил в Англии, Шотландии, Ирландии, Франции, Германии и Италии. Но власти Сент-Луиса решили не очищать воду с помощью песчаных фильтров, на использовании которых настаивал Кирквуд. Власти города Покипси, расположенного в штате Нью-Йорк, наняли его в 1872 году для применения его метода на реке Гудзон, где он в 1872 году построил первую песчаную фильтровальную установку в США. Вода Гудзона была не такая мутная, но ничуть не менее вредная, поскольку государственный госпиталь, расположенный всего в 2000 футах выше по течению, чем водозабор, сливал нечистоты прямо в реку, и делал это на протяжении шестидесяти лет. В Покипси свирепствовал тиф, однако благодаря очистным сооружениям эпидемию удалось остановить.